新生儿血液中的未结合胆红素浓度过高透过血脑屏障，胆红素毒性作用可以损伤中枢神经引起后遗症。

最常见的有听力障碍，新生儿高胆红素血症血液中未结合胆红素浓度过高，缺氧或者早产的原因造成血脑屏障功能不健全，胆红素进入大脑，造成基底核等部位的神经细胞黄染，引起核黄疸。

患儿可能早期会有嗜睡、反应差、反射减弱、肌张力低、痉挛期可以有张力增高，最后后遗症期会留有中枢神经系统的永久后遗症，比如常见的听力障碍，牙釉质发育不良或者出现手足不协调的动作。